淺析機(jī)場剛性跑道道面病害成因及維修方案

關(guān)鍵詞：跑道道面；病害成因；維修質(zhì)量控制

隨著機(jī)場的建設(shè)規(guī)模越來越大，對(duì)跑道的需求也在逐漸增加。由于國內(nèi)機(jī)場的規(guī)劃和施工，大部分機(jī)場都是單跑道運(yùn)營，長時(shí)間運(yùn)營的跑道道面極易出現(xiàn)不同程度的病害。為了確保飛機(jī)升降的安全性，機(jī)場跑道的維修經(jīng)常是在不影響飛機(jī)正常運(yùn)營的情況下進(jìn)行。因此，需要對(duì)各種病害的成因進(jìn)行分析，注重對(duì)養(yǎng)護(hù)的方法和質(zhì)量管理的研究。本文將主要介紹三種常用的機(jī)場跑道道面維修方法。

1罩面修復(fù)

由于剛性跑道面積大，容易受到剛性跑道環(huán)境的影響，在道面工程完工初期，道面局部出現(xiàn)砂、起灰、空鼓等問題，嚴(yán)重影響道面耐磨性、抗?jié)B性以及強(qiáng)度，同時(shí)也將直接縮短跑道的使用壽命，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)碎片化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響飛機(jī)的起降、滑行。

1.1病害成因

（1）水灰比例太高；水灰比過大，導(dǎo)致混凝土在凝結(jié)時(shí)出現(xiàn)分泌水，保水能力下降等情況，同時(shí)由于自由水的揮發(fā)，也將導(dǎo)致混凝土漿液中出現(xiàn)大量的毛細(xì)孔，從而使混凝土砂漿的致密程度降低，這將對(duì)混凝土漿體的強(qiáng)度有一定的影響。（2）不符合標(biāo)準(zhǔn)的混凝土原料。由于骨料中的泥質(zhì)含量太高，而集料級(jí)配中存在較小的細(xì)砂粒，以及混凝土選用不滿足設(shè)計(jì)要求等，都會(huì)導(dǎo)致滲水問題出現(xiàn)，妨礙混凝土凝固，從而導(dǎo)致病害出現(xiàn)。（3）施工建設(shè)的流程。澆注混凝土前先澆注水，這將直接引起積水問題；局部振動(dòng)引起的泌水離析；混凝土表面的收光過早，會(huì)堵塞泌水通道，使光面下面的泌水層形成，過遲的收光會(huì)干擾混凝土的結(jié)構(gòu)，從而影響強(qiáng)度的生長；保養(yǎng)期措施不當(dāng)?shù)榷紩?huì)引起起皮、起砂、空鼓等問題。

1.2質(zhì)量控制措施

（1）使用經(jīng)過證明的高效高性能復(fù)合材料，其黏結(jié)力、抗壓、折、滲等性能均需要達(dá)到修復(fù)的要求，具有耐磨、無收縮、無老化等特性，而且早期強(qiáng)度高、凝固快，可滿足剛性跑道道面快速修補(bǔ)的需要。（2）在面層修補(bǔ)之前，要先清理掉老基面上的灰塵、油脂、松散顆粒等，并在需要的時(shí)候進(jìn)行鑿毛、銑刨，然后用水浸泡基面，但不得留下明水。（3）嚴(yán)格按照所需的混合比例進(jìn)行攪拌，攪拌時(shí)間、刮擦?xí)r間均滿足產(chǎn)品的規(guī)定。（4）表面修復(fù)完畢后，可以進(jìn)行噴水保養(yǎng)，水壓要合適，以免水沖掉表層的泥漿，從而影響到混凝土的強(qiáng)度；在空氣干燥、溫度高的情況下，采用覆蓋式養(yǎng)護(hù)，在3～4小時(shí)內(nèi)，將剩余物料撤離，并開啟通航。

2裂縫處理

2.1病害類型

（1）橫向裂縫。橫向裂縫是在道面上產(chǎn)生的裂縫。機(jī)場瀝青跑道出現(xiàn)橫向裂縫的原因有三：一是基層與面層不同性質(zhì)的材料收縮程度不同，剛性半剛性基層比瀝青道面大，導(dǎo)致基層底層面板橫縫附近的瀝青出現(xiàn)裂縫；二是由于冬季氣溫的下降，導(dǎo)致道面硬化、收縮，在瀝青道面的拉伸應(yīng)力大于拉伸強(qiáng)度時(shí)，道面產(chǎn)生由上向下的裂縫；三是在舊混凝土道面上鋪設(shè)瀝青面層，往往在接縫部位出現(xiàn)橫向裂縫。

（2）疲勞斷裂或龜裂。裂縫是由飛機(jī)載荷引起的疲勞應(yīng)力作用引起的，在道面上產(chǎn)生不規(guī)則的裂縫，這些裂縫互相交織，從而導(dǎo)致道面產(chǎn)生多個(gè)多角形的小塊。裂縫多發(fā)生在基礎(chǔ)板的交界處，這是由于飛機(jī)載荷的頻繁作用，以及由于飛機(jī)的載荷過大導(dǎo)致道面壓力增加而產(chǎn)生的疲勞斷裂或龜裂問題。

2.2處理方法

（1）霧封層和還原劑霧封層。霧封層是將乳化瀝青、改性乳化瀝青或還原劑噴于瀝青道面，具有封堵道面裂縫、微細(xì)裂縫、修補(bǔ)道面老化、提高道面外觀等功能。還原劑封層具有滲透性，能滲入道面表面一定的深度，同時(shí)還能夠?qū)σ牙匣臑r青起到“再生”的效果，并且在一定程度上恢復(fù)瀝青的特性。

（2）裂縫填封。在夏季出現(xiàn)的所有或大多數(shù)能修復(fù)的小裂縫，可以不進(jìn)行修復(fù)。對(duì)于在高溫天氣下無法修復(fù)的小裂縫，應(yīng)采取措施，以控制裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)展，避免造成道面過早損壞，從而降低道面的利用率。

（3）稀漿封層和微表處。乳化瀝青稀漿封層是以適量的碎石、砂粉、乳化瀝青、外加劑、水，按照一定的比例攪拌，制成具有流動(dòng)性的乳化瀝青混合料，并將其均勻地鋪在道面上，即SSC。由于這種乳化瀝青混合料具有黏稠、鋪砌厚度小于3cm的特點(diǎn)，可以快速修復(fù)磨損、老化、裂縫、光滑、松散等道面損傷，起到防水、防滑、平整、耐磨和改善道面性能的封層效果。它可以有效地改善道面的質(zhì)量，但不能提升整體的結(jié)構(gòu)承載力。而微表面處理技術(shù)則是在稀漿密封技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和發(fā)展的一種薄層覆蓋工藝。其主要區(qū)別在于，采用高分子改性后的乳化瀝青具有良好的抗老性、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，從而改善道面的使用性能，延長道面的使用壽命。

（4）砂封面。砂封層僅用于油污道面的處理，施工時(shí)要在炎熱的夏季進(jìn)行。其具體做法是：在僅有少量油污的地區(qū)，可用3～5mm的清潔砂，然后用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓；對(duì)于含油量大的地區(qū)，可以先撒5～10mm的小顆粒，然后用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。在碾壓完畢后，剩余的浮渣（砂）需要清理、回收。

（5）銑刨平整。銑削平整主要是為了解決車轍、擁包等問題，同時(shí)還可以處理磨削類的問題。針對(duì)道面坑道和道面破損的具體狀況，對(duì)修復(fù)范圍和深度進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施。

（6）挖補(bǔ)。坑槽、網(wǎng)裂、輪轍等局部破損修補(bǔ)。

（7）薄層罩面。薄層罩面是一種常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。即在原道面上再加一層熱瀝青混合料，加鋪1.5～2.5厘米厚的道面，稱之為超薄罩面；再加一層約4cm厚的蓋板，叫做薄層罩面。薄層罩面的作用是消除道面的破壞，恢復(fù)道面的平整度，改善道面的防水、平整度、抗滑性等性能。

2.3預(yù)防措施

2.3.1原材料質(zhì)量控制

2.3.1.1瀝青

瀝青是影響瀝青混合料性能的關(guān)鍵物質(zhì)。所以在選用瀝青的時(shí)候，除了要考慮其本身的質(zhì)量，還要考慮其對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂蚝蜏囟鹊倪m應(yīng)性，同時(shí)要考慮到冬天的抗裂性和夏天的塑變性。

2.3.1.2集料

（1）粗骨料選擇堿性石粉，其功能是利用顆粒之間的嵌合作用，使其保持穩(wěn)定，并利用自身的摩擦力抵御位移。瀝青混凝土的形態(tài)及表面結(jié)構(gòu)對(duì)其穩(wěn)定性有較大的影響，因此在選用粗集料時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵循其工藝要求。也就是需要控制壓碎值、磨耗值、磨光值、吸水率、黏附性、針扁狀粒子的含量。（2）細(xì)骨料的選擇應(yīng)該是從石灰石中粉碎出來的石粉或機(jī)制砂，盡量不要用天然的。通過提高瀝青混合料的粒間嵌鎖效應(yīng)，減小粗集料之間的空隙，提高瀝青混合料的穩(wěn)定性。

2.3.1.3礦粉（填料）

在選用填料時(shí)，需要注意是否滿足密度、親水性、含水量、細(xì)度等指標(biāo)以及能否提高瀝青與骨料之間的結(jié)合。通常采用研磨干凈的石灰石粉末，嚴(yán)禁再用。

2.3.1.4外加劑

選擇適當(dāng)?shù)膿桨鑴?，以改善其耐高溫、耐低溫性能。近年來，在瀝青混合料中加入各種改性劑后，其溫度穩(wěn)定性、耐老化性能提高，并相應(yīng)地提高瀝青的抗裂性和抗車轍性能。車轍劑、高模量劑、溫拌劑等使用最多。

2.3.2施工質(zhì)量控制

（1）對(duì)瀝青混凝土配比的設(shè)計(jì)進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在生產(chǎn)中，在原料的改變、馬歇爾試驗(yàn)等工藝參數(shù)不能滿足要求的情況下，應(yīng)適時(shí)進(jìn)行配比的調(diào)整。（2）選用高品質(zhì)的機(jī)械，并進(jìn)行合理的配置。（3）選用具有良好職業(yè)素養(yǎng)的管理者和工程人員。（4）編制和完善施工計(jì)劃，并在試驗(yàn)段施工中認(rèn)真總結(jié)和優(yōu)化施工工藝。（5）瀝青拌合與輸送的控制，在拌和時(shí)應(yīng)從拌和料級(jí)配、瀝青用量、攪拌溫度、攪拌時(shí)間等多個(gè)方面進(jìn)行全面的控制，以改善瀝青拌和的效果。同時(shí)為了有效避免瀝青混凝土的溫度下降，在運(yùn)輸時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母采w。（6）按道面寬度、橫坡、攤鋪機(jī)的特性等因素，對(duì)鋪面寬度進(jìn)行攤鋪控制。在確定鋪展寬度時(shí)，可以使用多個(gè)鋪路機(jī)作為梯形，并盡可能地減小縱向接縫，以實(shí)現(xiàn)一次鋪裝。（7）對(duì)瀝青拌和料的壓制，按試驗(yàn)段規(guī)定的碾壓方式和工藝進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)分為初壓、復(fù)壓和終壓三個(gè)階段。（8）對(duì)施工縫進(jìn)行處理，嚴(yán)格確保施工縫合線的質(zhì)量。（9）在低溫大風(fēng)天氣施工中，避免使用瀝青混難題，避免在雨天施工。在下雨前，需要嚴(yán)格確保下層表面的干燥和清潔。

2.3.3合理使用、維護(hù)

2.3.3.1日常檢查與維護(hù)

機(jī)場瀝青道面建成并投入使用后，每天都要進(jìn)行安全巡查，特別是飛機(jī)著陸區(qū)、起跑加速帶、調(diào)頭坪、滑行道等易發(fā)生質(zhì)量問題的部位。

2.3.3.2合理使用

（1）在夏季，當(dāng)?shù)烂鏈囟雀哂?0℃時(shí)，需要進(jìn)行噴水冷卻。（2）在調(diào)頭過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守調(diào)頭平引線，不得以一方車輪為中心，原地旋轉(zhuǎn)，以免磨去瀝青道面上的粗料，造成坑槽。（3）除防吹坪區(qū)以外，飛機(jī)不得在停機(jī)狀態(tài)下大功率地運(yùn)行引擎，以免因高溫廢氣吹入瀝青道面。（4）在瀝青道表面進(jìn)行加油、維修時(shí)，應(yīng)采取措施防止燃油污染道面。

3換板修復(fù)

在長期使用中，由于受到飛機(jī)降落撞擊，導(dǎo)致道面出現(xiàn)破碎現(xiàn)象。這種類型的板塊斷裂通常會(huì)在非角隅區(qū)出現(xiàn)橫穿板厚度的縱橫交錯(cuò)裂縫，使板塊形成4個(gè)以上的碎片，使其承載能力大為下降，對(duì)飛機(jī)的起降安全構(gòu)成極大威脅，因此需要對(duì)其進(jìn)行更換。

3.1病害成因

（1）混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)?；炷涟逶谑褂贸跗?，因混凝土材質(zhì)和施工工藝不規(guī)范，導(dǎo)致其強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這將使得道板在使用早期出現(xiàn)裂縫。（2）混凝土的耐用性較差。在長時(shí)間的輪荷載、天氣等條件下，道面結(jié)構(gòu)在長時(shí)間的重復(fù)作用下，會(huì)發(fā)生整體或局部的疲勞破壞和塑性變形，其原因是混凝土的耐久性達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。（3）基礎(chǔ)材料的強(qiáng)度不足?；鶎邮堑烂娼Y(jié)構(gòu)的承重部位，它的作用是承載道面的垂直載荷，它把道面上的荷載分散到墊層或地基上，從而造成地基的強(qiáng)度、剛度不達(dá)標(biāo)，不能滿足水穩(wěn)性和抗凍性，進(jìn)而將造成道面出現(xiàn)損害問題。

3.2施工控制

整板更換快速維修的道面板塊處于飛機(jī)起降作業(yè)的直接載荷作用區(qū)，其施工質(zhì)量是影響項(xiàng)目成功與否和使用壽命的關(guān)鍵。換板修復(fù)與普通混凝土跑道道面施工有較大的不同，對(duì)施工的各個(gè)環(huán)節(jié)都要進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

3.2.1道面破拆

為了不影響周圍的普通板塊，在拆除之前，需要將破壞的板塊進(jìn)行全面的切割，切口的位置與板的邊緣不小于20cm。對(duì)斷裂較小的板塊，可以在板中點(diǎn)增設(shè)切縫。而為了提高爆破的效果，首先，采用破碎錘對(duì)分段完畢后要替換的鋼板進(jìn)行全厚度的破拆。其次，從中心到四個(gè)方向依次打開，在邊緣處用手工的風(fēng)鎬進(jìn)行鑿孔。在拆除道面時(shí)，應(yīng)注意保持企口的完整性，并盡可能地保持現(xiàn)有的拉桿和傳力桿，以確保澆筑后的整體。

3.2.2基層處理

清理完整塊后，要及時(shí)清理基層。清潔完畢后，將原道面和基礎(chǔ)用清水徹底打濕，再用高分子黏結(jié)劑均勻涂抹，基層視情況進(jìn)行處理：

（1）基層結(jié)構(gòu)完好，表面堅(jiān)硬，沒有松散的顆粒；不作任何處理，先將道面基層清理干凈，然后鋪上隔離土工織物，灌人道面混凝土。（2）上層基層疏松、無硬化、下層良好；挖深5～8cm，用隔離土工布隔斷或挖掉所有的疏松基層，再填補(bǔ)混凝土穩(wěn)定碎石。（3）上層基層疏松、不硬化。上下兩層均開挖，并更換混凝土穩(wěn)定碎石。（4）上層基層存在裂縫、土壤疏松以及土壤中含有地下水。上下兩層均開挖并超開挖，設(shè)置30cm厚度的級(jí)配碎石濾水層，并在道板內(nèi)加一層鋼筋網(wǎng)和傳力桿虛縫。

3.2.3混合料拌和與澆筑

快干混凝土凝固速度較快，需要在攪拌、澆筑、抹面、拉毛等所有過程中迅速完成。為了提高工作效率，節(jié)約時(shí)間，期間需要使用的是整體攪拌車。與傳統(tǒng)的分離式攪拌器相比，整體攪拌效率更高，使用時(shí)間更短，品質(zhì)更好，可以有效地降低原料、混合料的跑、漏問題出現(xiàn)概率，并能有效地控制場地內(nèi)的異物（FOD），攪拌物料直接出料到道槽區(qū)，在10℃以下澆注。用澆筑容器緩慢均勻地澆筑，并及時(shí)進(jìn)行振搗，防止出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象，澆注完畢后，迅速平整道面，并進(jìn)行脫毛。

3.2.4養(yǎng)生和開放

混凝土澆筑后，短期內(nèi)會(huì)有大量的水化熱量被集中排放。為了防止新澆筑的混凝土出現(xiàn)表面裂縫、起皮問題，期間可以采用噴頭連續(xù)噴灑的方式，使其保持干燥狀態(tài)，直到強(qiáng)度滿足要求。養(yǎng)生的時(shí)間一般是3個(gè)小時(shí)。為了保證新澆筑的混凝土強(qiáng)度可以經(jīng)受住飛機(jī)的載荷，在起航之前，采用混凝土強(qiáng)度回彈儀對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和預(yù)應(yīng)力試樣的強(qiáng)度測試結(jié)果，確定是否終止施工，并打開跑道。

3.2.5切縫、刻槽和灌縫

為了減少跑道占用時(shí)間，已修補(bǔ)的道面面板可以在第二天封閉期間進(jìn)行切口，使板塊恢復(fù)原來的收縮狀態(tài)。同時(shí)為了改善道面的抗滑性和恢復(fù)摩擦系數(shù)，在切割后進(jìn)行刻槽，及時(shí)用填縫劑填入板縫，使黏合劑充滿，使其稍低于道面的“U”型。

結(jié)語

由于我國早期的剛性跑道長期使用，已無法適應(yīng)日益增加的飛機(jī)起降和訓(xùn)練需求，因此，及時(shí)修復(fù)跑道是機(jī)場運(yùn)營的一項(xiàng)日常工作，如何及時(shí)、恰當(dāng)?shù)剡x擇合適的養(yǎng)護(hù)措施，需要建立一套科學(xué)的評(píng)估體系，這也是今后跑道維護(hù)工作中需要總結(jié)和提煉的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文主要以新津機(jī)場為例，以飛行培訓(xùn)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他通航飛行的特點(diǎn)，從罩面修復(fù)、裂縫修復(fù)、換板修復(fù)三個(gè)方面，對(duì)各種病害的成因進(jìn)行分析，并對(duì)維修方法、質(zhì)量管理等問題作了簡單的探討。

作者簡介：孫田（1987— ），男，漢族，四川成都人，本科，助理工程師，研究方向：工程管理。